| Project/Area Number |
23K14143
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
林 裕輝 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任研究員 (50879971)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | TOLLIP / PI3P / 小胞体品質管理 / リソソーム / タンパク質品質管理 / ER-phagy / ERAD / 膜タンパク質 |
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| Outline of Research at the Start |
小胞体での生合成に失敗した膜タンパク質は、プロテアソーム依存的ERAD経路もしくはリソソーム経路を介して分解される。このうちリソソーム経路の分子機構はほぼ未解明であったが、我々は最近、不良膜タンパク質を選択的に認識してリソソームへの輸送を促す新規膜タンパク質品質管理因子TOLLIPを同定した。本研究ではこの知見を発展させ、不良膜タンパク質のリソソーム分解に関与する因子や分解される基質の網羅的同定を行うことなどを通し、リソソーム経路の全体像やその生理的意義を明らかにする。さらにメカニズム解析の成果を踏まえ、不良膜タンパク質蓄積を原因とする各種疾患に対する新たな治療戦略を提示することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の遂行に先駆けて、私たちはこれまで小胞体における新たな膜タンパク質品質管理機構としてTOLLIP依存的リソソーム分解経路の存在を明らかにしていた。これは、小胞体でのフォールディングに失敗して蓄積した様々な不良膜タンパク質が、TOLLIPという細胞質タンパク質に選択的に認識され、リソソーム分解へとターゲティングされるというものである。
この知見を発展させ、本年度においては以下の研究成果が得られた。
1) TOLLIP依存的経路を標的とした疾患治療戦略の提示
私たちは前年度までの研究で、TOLLIPがVAPBやSeipinという小胞体膜タンパク質の神経変性疾患変異体を選択的に認識し、分解に導くことを見出していた。本年度は、このうちSeipinの遺伝性痙性対麻痺変異体を発現する神経系の細胞NSC-34やSH-SY5Yにおいて、TOLLIPはこの変異体の選択的な分解を促進することを見出した。このとき、遺伝性痙性対麻痺の原因として提唱されている小胞体ストレスもTOLLIPにより軽減した。従ってTOLLIPの活性化が、不良膜タンパク質の蓄積を原因とする神経変性疾患の治療戦略となる可能性が示唆された。
2) TOLLIP非依存的経路の制御因子の同定
TOLLIP経路の解析の過程で、TOLLIPに依存せずリソソーム分解される不良膜タンパク質も多数存在することを見出した。その一例であるConnexin50の白内障変異体をモデル基質として用い、この基質のリソソーム分解に必要な因子をゲノムワイドCRISPR/Cas9スクリーニングで探索した。その結果、Connexin50変異体のリソソーム分解を担う、すなわちTOLLIP非依存的リソソーム分解経路を担う制御因子として、様々な小胞体遺伝子が同定された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度までのTOLLIP経路の解析結果および上記1)の成果を報告する論文を、本年度中に国際学術誌へ報告することができ（Hayashi et al., EMBO J, 2023）、さらにTOLLIP非依存的経路の分子メカニズム解析の足掛かりとするためのCRISPRスクリーニングで期待通りリソソーム分解制御因子を多数同定できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画の最終年度に当たる令和6年度は、CRISPRスクリーニングの結果に基づき、TOLLIP非依存的経路のリソソーム分解機構を分子レベルで明らかにすることを目指す。さらに解明したTOLLIP非依存的経路の分子メカニズムに基づき、レンズ細胞を用いた実験を通して、Connexin50変異を伴う白内障に対する新たな治療戦略の提唱を目指す。
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